Dołącz do czytelników
Brak wyników

Aktualności , Bezpieczeństwo budynku

20 lipca 2020

NR 219 (Czerwiec 2020)

Optymalizacja zużycia wody w budynkach – konieczność czy ekologiczna moda?

27

Woda jest jednym z dostarczanych do budynków mediów, bez którego w żaden sposób nie można funkcjonować. Jest niezbędna do życia, nie tylko dla człowieka, ale praktycznie każdego organizmu żywego. Organizm dorosłej osoby składa się w ponad 60% z wody, a bez niej człowiek może przeżyć maksymalnie do kliku dni, oczywiście w zależności od tempa jej utraty. W obecnych czasach łatwa dostępność dobrej jakości wody w dowolnych ilościach w każdym lokalu mieszkalnym, miejscu pracy czy obiekcie użyteczności publicznej spowodowała, że większość ludzi nie docenia tego dobra. Konsumpcyjny styl życia utwierdzający w przekonaniu, że każde dobro dostępne jest w niemal nieograniczonej ilości, również nie sprzyja refleksji na temat oszczędzania wody. Niemniej jednak doświadczenia ostatnich kilku lat potwierdzające postępujące zmiany klimatu na świecie mogą odwrócić ten trend. W Polsce praktycznie co roku w okresie wiosennym występuje susza. Jeżeli sytuacja hydrologiczna w naszym kraju nie ulegnie jak najszybciej poprawie, może okazać się, że zmniejszenie zużycia wody stanie się dla większości Polaków koniecznością.

Zasoby wody na świecie

Czy wody jest naprawdę tak niewiele na świecie, że trzeba ją oszczędzać? Każdy może sobie wyobrazić kulę ziemską, której powierzchnia w ponad 70% pokryta jest wodą. Jednak jest to tylko złudzenie, ponieważ niemal 97% tych zasobów stawi woda zasolona – niezdatna z tego powodu do picia. Teoretycznie słone wody morskie czy oceaniczne mogłyby zostać uzdatnione do spożycia poprzez proces odsalania, jednak w praktyce proces ten nie jest stosowany na skalę przemysłową ze względu na dużą energochłonność i związane z tym bardzo wysokie koszty. Pozostałe 3% zasobów wodnych naszej planety stanowi woda słodka, z czego jej zdecydowana większość uwięziona jest w lodowcach. Stąd zaledwie 1% globalnych zasobów wodnych (głównie występujących w formie wód podziemnych) stanowi woda, którą możemy pić. Oznacza to, że łatwo dostępne zasoby wody słodkiej są naprawdę skromne, szczególnie biorąc pod uwagę dość szybko rosnącą populację ludzi. W konsekwencji może się okazać, że na przestrzeni kilku lat woda stanie się dobrem deficytowym. Zgodnie z raportem Światowej Organizacji Zdrowia – w roku 2050 na całym świecie mogą nastąpić dotkliwe deficyty słodkiej wody.

POLECAMY

Sytuacja hydrologiczna w Polsce

Wiele osób nie bierze na poważnie zagrożeń, które ich zdaniem nie dotyczą bezpośrednio ich sytuacji życiowej. Powszechny jest pogląd, że deficyt wody na świecie to problem regionu subsaharyjskiego, półwyspu arabskiego, ale nie Polski. Niestety prawda jest zupełnie inna. Polskie rezerwy wody w przeliczeniu na jednego mieszkańca są niemal najskromniejsze w całej Europie. Zasoby wody pitnej w kraju szacuje się na poziomie 1580 m3/mieszkańca/rok, co jest wartością blisko trzykrotnie niższą od średniej europejskiej. Już w chwili obecnej na blisko 75% obszaru Polski obserwuje się czasowe deficyty wody, a postępujące zmiany klimatu tylko pogłębiają to zjawisko. Pojawiające się cyklicznie susze, brak opadów śniegu (czyli brak retencji śnieżnej), brak regularnych opadów atmosferycznych lub ich występowanie w postaci nawałnic – stanowią główne przyczyny deficytu wody na terenie Polski. Brak retencji śnieżnej ma zasadniczy wpływ na rolnictwo i uprawy. Ponadto w wyniku niedoboru wody spada jej poziom w rzekach, co sprawia, że stają się nieżeglowne. Podkreślić należy, że krajowy sektor energetyczny, oparty zasadniczo na węglu, również jest przemysłem bardzo wodochłonnym (szczególnie w elektrowniach z otwartym systemem chłodzenia). W związku z powyższym, często w sytuacjach, w których poziom wody w rzece znacznie spada, ilość wytwarzanej energii w elektrowni również spada, ze względu na ograniczone możliwości poboru wody z rzeki do układu chłodzenia. Ponadto intensywne deszcze nawalne nie są korzystne, ponieważ prędkość infiltracji wody do gleby jest ograniczona i duża część wody opadowej spływa powierzchniowo także z terenów biologicznie czynnych (np. pól, łąk). Osobną kwestią jest postępująca urbanizacja i związane z tym zabetonowanie powierzchni miejskich. Powierzchnie utwardzone uniemożliwiają infiltracje wód opadowych i zapewniają ich szybki spływ powierzchniowy. Miasta w większości są wyposażone w miejskie sieci kanalizacji deszczowej, których zadaniem jest szybkie i sprawne usuwanie spływających wód opadowych do rzek.

Co zrobić w takiej sytuacji? Jedyną słuszną reakcją jest zwiększenie krajowej retencji wód. Oczywistym rozwiązaniem wydaje się budowa odpowiedniej liczby dużych i mniejszych zbiorników retencyjnych, stanowiących bufor wyrównujący przepływy w rzekach (zatrzymanie nadmiaru wody podczas odpadów nawalnych, wprowadzanie wody do systemu rzecznego podczas niskich stanów rzek lub okresów deficytu wody). Jednak zdaniem części hydrologów takie działanie jest niewystarczające, bowiem nie rozwiązuje problemu zmniejszonego strumienia dopływu wód do ekosystemu. Rozwiązaniem tej kwestii mają być inwestycje w błękitno-zieloną infrastrukturę, czyli renaturalizacja rzek, nawadnianie torfowisk, wykorzystywanie pól i mokradeł. W Polsce obecnie trwają prace nad Programem Rozwoju Retencji na lata 2021–2027 z perspektywą do roku 2030.

Plany zwiększenia retencji wody a ograniczenie jej zużycia

Zwiększenie samej retencji wody w kraju może nie rozwiązać problemu jej deficytu. Postępujące zmiany klimatu mogą spowodować, że roczna średnia ilość odpadów w Polsce się zmniejszy. W takim wypadku retencja oczywiście będzie bardzo potrzebna, ale nie skompensuje zmniejszających się zasobów. Dlatego powoli należy oswajać się z myślą, że od zmniejszonego zużycia wody nikt nie ucieknie. Oczywiście nie chodzi tu wyłącznie o gospodarstwa domowe i wodę przeznaczoną do spożycia, ponieważ głównym konsumentem zasobów wodnych w Polsce jest rolnictwo oraz przemysł – głównie sektor energetyczny. Według danych Eurostatu za rok 2017 w celu wytworzenia 1000 euro PKB (produktu krajowego brutto) w Polsce zużywa się 23,5 m3 wody. Dla porównania, inne kraje leżące w podobnej strefie klimatycznej jak Polska potrzebują znacznie mniej wody dla wytworzenia tej samej wielkości PKB. Przykładowo Słowacja dla wytworzenia 1000 euro PKB zużywa 7,1 m3 wody, Litwa – 8,1 m3, Niemcy – 8,6 m3, Czechy – 9,0 m3, Holandia – 11,8 m3, a Francja – 12,5 m3. Pytanie zatem brzmi, czy jako kraj o znacznie mniejszych zasobach wodnych niż większość krajów wymienionych powyżej stać nas na taką rozrzutność wody? Oczywiście nie, dlatego okres najbliższych lat to także duże wyzwanie dla przemysłu, szczególnie energetycznego.

Oszczędzanie wody w gospodarstwach domowych a jej rzeczywiste zużycie w skali globalnej kraju

Według różnych źródeł zużycie wody w polskich gospodarstwach domowych kształtuje się na poziomie 100–120 dm3 na mieszkańca na dobę. Dla porównania w Europie Zachodniej wskaźnik zużycia wody na mieszkańca na dobę mieści się w przedziale 120–150 m3. Jednak kraje Europy Zachodniej mają zdecydowanie większe zasoby wodne, a niektóre nieco mniej wodochłonny przemysł. Dlatego, pomimo iż Polacy należą do narodów oszczędzających wodę w swoich gospodarstwach mieszkalnych, w dalszym ciągu muszą myśleć o zmniejszeniu jej zużycia. Jeżeli do kogoś nie przemawia aspekt środowiskowy oszczędzania wody, to na pewno przemówi aspekt ekonomiczny. Jeżeli zasobów wodnych będzie mniej, to cena wody sieciowej również znacząco wzrośnie. Wzrost ceny wody sieciowej pociągnie za sobą naturalną potrzebę jej oszczędzania, także w gospodarstwach domowych.
 

Uwaga!

Jeżeli zasobów wodnych będzie mniej, to cena wody sieciowej również znacząco wzrośnie. 


Zużycie wody w gospodarstwach domowych – charakterystyka

Jeżeli użytkownik lokalu planuje zmniejszyć zużycie wody w eksploatowanym mieszkaniu lub budynku, musi zbadać, jaka jest struktura zużycia wody. Powstaje pytanie, na co zużywa najwięcej wody. Poniżej podano procentowe wartości średniego zużycia wody w gospodarstwie domowym:

  • spłukiwanie toalety  –  30%
  • kąpiel (natrysk lub wanna)  –  26%
  • pranie ubrań   –    15%
  • mycie naczyń  –    10%
  • mycie ciała (np. rąk)  –  10%
  • sprzątanie  –   6%
  • picie i gotowanie  –  3%

Najwięcej wody wykorzystywane jest zatem na spłukiwanie toalety oraz na kąpiel. Picie i gotowanie, czyli ta część zużycia wody, której nie da się w żaden sposób ograniczyć, wynosi zaledwie 3% średniego zużycia wody w gospodarstwie domowym. Jest to bardzo dobra wiadomość, ponieważ oznacza, że w przeciętnych gospodarstwach domowych mieści się spory potencjał zmniejszenia zużycia wody.

ŚCIEKI SZARE – DUŻY POTENCJAŁ, ALE I PRZESZKODY TECHNICZNE I PRAWNE

Ścieki szare – co to takiego?

Kontynuując rozważania na temat zmniejszenia zużycia wody w mieszkaniach lub budynkach, nie można pominąć kwestii tzw. ścieków szarych. Wiele osób spłukujących toaletę czy podlewających tereny zielone zdaje sobie sprawę, że do takich celów wcale nie jest potrzebna woda sieciowa o parametrach umożliwiających jej spożycie. Tak naprawdę podczas spłukiwania toalety woda ze spłuczki stanowi jedynie medium umożliwiające migrację zanieczyszczeń do pionu kanalizacyjnego i dalej, przez przewody odprowadzające, do sieci kanalizacyjnej lub zbiornika bezodpływowego. Oznacza to, że parametry jakościowe wody spłukującej miskę ustępową są raczej drugoplanowe.

W każdym budynku mieszkalnym, zakładzie pracy czy budynku użyteczności publicznej powstają dwa rodzaje ścieków:

  1. ścieki powstające w wyniku spłukiwania toalet i bidetów – tzw. ścieki czarne,
  2. ścieki powstające podczas:
  • mycia rąk (odprowadzane z umywalek),
  • kąpieli (odprowadzane z wanien czy natrysków),
  • prania ubrań (odprowadzane z pralek),
  • zmywania naczyń (odprowadzane ze zmywarek lub zlewozmywaków) – tzw. ścieki szare.

Ścieki czarne i ścieki szare znacznie różnią się od siebie swoim charakterem i przede wszystkim ładunkiem zanieczyszczeń. Tym samym, gdyby odprowadzać je w sposób oddzielny, to ścieki szare można próbować wykorzystać ponownie właśnie m.in. do spłukiwania toalet czy podlewania terenów zielonych. Dodatkowo ścieki szare ze względu na kryterium znajdującego się w nich ładunku zanieczyszczeń dzielone są na:

  • ścieki ciemnoszare – pochodzące ze zlewozmywaka, pralki i zmywarki – charakteryzujące się większym ładunkiem zanieczyszczeń,
  • ścieki jasnoszare – pochodzące z wanien, natrysków i umywalek – charakteryzujące się mniejszym ładunkiem zanieczyszczeń,

Rozwiązanie polegające na systemie osobnego odprowadzania ścieków czarnych i szarych nie jest rozwiązaniem nowym. Jest ono rozpowszechnione w krajach Europy Zachodniej. Jednak w Polsce instalacje dualne oparte na rozdziale ścieków szarych i czarnych nie są szeroko stosowane. Przyczyną takiego stanu rzeczy są koszty takiego systemu oraz pewne przeszkody prawne dotyczące jego stosowania.
 

Uwaga!

Rozwiązanie polegające na systemie osobnego odprowadzania ścieków czarnych i szarych nie jest rozwiązaniem nowym. 


Instalacje dualne oparte na rozdziale ścieków na czarne i szare

Instalacje umożliwiające osobne odprowadzenie ścieków czarnych i szarych muszą mieć oczywiście osobne układy odprowadzające. Oznacza to, że taka instalacja kanalizacyjna jest dużo bardziej rozbudowana w stosunku do standardowej instalacji kanalizacyjnej. Oczywiście ścieki szare nie mogą zostać przekierowane do spłukiwania toalet czy podlewania terenów zielonych bez ich podczyszczenia. Przeprowadzone badania potwierdzają, że ścieki szare (pozbawione zanieczyszczeń fekalnych) mogą zawierać bakterie kałowe. Tym samym przed recyrkulacją ścieków szarych i ich recyklingiem, trzeba je poddać procesom oczyszczania w celu uzyskania tzw. wody szarej. Jednak procesy oczyszczania ścieków szarych ze względu na możliwość pojawienia się w nich bakterii kałowych nie mogą obejmować wyłącznie oczyszczania mechanicznego (np. sedymentacji), lecz muszą zostać poddane także dezynfekcji (np. poprzez zastosowanie procesu napowietrzania i filtracji na modułach membranowych). Mając na uwadze powyższe, należy stwierdzić, iż rozwiązanie to nie jest tak proste do zastosowania, jakby się mogło wydawać. Niemniej na rynku dostępne są zintegrowane moduły do oczyszczania ścieków szarych i przygotowania wody szarej dopasowane do danej ilości ścieków. Moduły do oczyszczania ścieków szarych, choć stanowią skomplikowane urządzenia, są w większości niemal bezobsługowe. Eksploatując tego typu urządzenia, trzeba pamiętać o ich okresowych przeglądach.
 

Uwaga!

Procesy oczyszczania ścieków szarych ze względu na możliwość pojawienia się w nich bakterii kałowych nie mogą obejmować wyłącznie oczyszczania mechanicznego, lecz muszą zostać poddane także dezynfekcji.


Analiza zastosowania systemu dualnego do odzysku wody szarej

Systemy umożliwiające odzysk wody szarej realizowane są w różnych skalach i mogą posiadać wydajność od 2000 do 50 000 dm3 na dobę. Dzięki temu systemy te mogą być stosowane w budynkach mieszkalnych, użyteczności publicznej czy obiektach przemysłowych.

Projektując system odzysku wody szarej w budynku, należy prawidłowo określić ilość, którą można zebrać, a w dalszej kolejności dopasować wielkość instalacji do zapotrzebowania obiektu na wodę w zakresie spłukiwania toalet i/lub podlewania terenów zielonych. Konieczne jest także zaprojektowanie:

  • osobnego pionu kanalizacyjnego na ścieki szare,
  • zapasowego zasilania z instalacji wody sieciowej zabezpieczonego przed przepływem zwrotnym,
  • zbiornika przeznaczonego do grawitacyjnego odbioru i gromadzenia ścieków szarych (zlokalizowanego na najniższej kondygnacji obiektu).

Instalacja dualna z odzyskiem ścieków szarych polecana jest do budynków o dużej ilości wytwarzania takich ścieków i dużym zapotrzebowaniu na wodę. Do takich budynków zalicza się m.in. hotele, osiedla wielorodzinne, budynki zakwaterowania zbiorowego, budynki użyteczności publicznej oraz biurowce.
 

Uwaga!

Instalacja dualna z odzyskiem ścieków szarych polecana jest do budynków o dużej ilości wytwarzania takich ścieków i dużym zapotrzebowaniu na wodę. Do takich budynków zalicza się m.in. hotele, osiedla wielorodzinne, budynki zakwaterowania zbiorowego, budynki użyteczności publicznej oraz biurowce.


Stosowanie systemu odzysku wody szarej – wady i zalety

Stosowanie systemu odzysku wody szarej ma wiele zalet. Po pierwsze, znacznie zmniejsza zużycie wody sieciowej, ponieważ większość wody stosowana na potrzeby spłukiwania toalet pochodzi z recyklingu ścieków szarych. Natomiast spłukiwanie toalet stanowi największy odsetek zużycia wody sieciowej w gospodarstwach domowych (co już zostało omówione). Bardzo wodochłonnym przedsięwzięciem jest także utrzymanie terenów zielonych. Dzięki zastosowaniu odzysku wody szarej znacznie zmniejszy się zużycie wody sieciowej do utrzymania terenów zielonych. Mniejsze zużycie wody sieciowej w budynkach mieszkalnych czy użyteczności publicznej to mniejsza opłata za pobór wody, ale także mniejsza opłata za odprowadzanie ścieków.

W zależności od wielkości instalacji dualnej, bieżącej ceny wody sieciowej oraz rzeczywistego zużycia oczyszczonej wody, czas zwrotu kosztów inwestycyjnych instalacji recyklingu ścieków szarych wynosi od 2 do 5 lat.
 

Uwaga!

W zależności od wielkości instalacji dualnej, bieżącej ceny wody sieciowej oraz rzeczywistego zużycia oczyszczonej wody, czas zwrotu kosztów inwestycyjnych instalacji recyklingu ścieków szarych wynosi od 2 do 5 lat.


Trudności natury prawnej ze stosowaniem systemu odzysku wody szarej

W Polsce – w przeciwieństwie np. do Wielkiej Brytanii – kwestia stosowania instalacji odzysku ścieków szarych nie jest do końca prawnie uregulowana. W polskich aktach prawnych (ustawach czy rozporządzeniach) próżno jest szukać definicji ścieków szarych, czarnych czy wody szarej. Definicje ścieków szarych i czarnych zawarto natomiast w normie PN-EN 12056-1:2002 dotyczącej systemów kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków, która jest przywołana w Załączniku nr 1 do rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (t.j. Dz. U. z 2019 r., poz. 1065). Zgodnie z przywołaną powyżej normą:

  • ścieki czarne to ścieki zawierające fekalia i mocz,
  • ścieki szare to ścieki niezawierające fekaliów i moczu.
     

Ważne!

Definicje ścieków szarych i czarnych zawarto w normie PN-EN 12056-1:2002 dotyczącej systemów kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków.


Natomiast w żadnym akcie prawnym czy obowiązującej w kraju normie nie ma definicji wody szarej. Określenie to, stosowane głównie przez producentów czy dystrybutorów urządzeń i systemów do odzysku wody szarej, odnosi się tak naprawdę do ścieków szarych poddanych procesowi oczyszczania mechanicznego i dezynfekcji. Zasadniczym problemem stosowalności systemów dualnych z odzyskiem wody szarej jest brak uregulowania w prawie polskim kwestii recyklingu ścieków szarych. 
Teoretycznie ścieki szare posiadają status ścieków bytowych i jako takie powinny zostać skierowane do kanalizacji sanitarnej lub ogólnospławnej. Tak więc kwestia ich oczyszczenia w ramach instalacji wewnętrznej i wykorzystania jako źródła wody nieprzeznaczonej do picia, stosowanej np. do spłukiwania toalet, nie jest jednoznacznie prawnie dopuszczona. Fakt ten powoduje, iż wielu inwestorów, projektantów i użytkowników ma duże obawy przed zastosowaniem tego typu systemu.

Uwaga!

Zasadniczym problemem stosowalności systemów dualnych z odzyskiem wody szarej jest brak uregulowania w prawie polskim kwestii recyklingu ścieków szarych. 


Pewną możliwość na wykorzystanie systemów z odzyskiem wody szarej jest ich zastosowanie w budynkach spełniających wymogi certyfikacji wielokryterialnej LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) lub BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method). Instalacja dualna jest tu traktowana jako nowatorska koncepcja rozwiązania technicznego i może być wpisana do indywidualnej dokumentacji technicznej, zgodnie z ustawą z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (t.j. Dz. U. z 2020 r., poz. 215). W takich przypadkach projektanci odwołują się do przepisów i wymagań zagranicznych (głównie do norm brytyjskich dotyczących projektowania i wymagań dla instalacji do separacji i odzysku ścieków szarych).
 

Uwaga!

Instalacja dualna jest traktowana jako nowatorska koncepcja rozwiązania technicznego i może być wpisana do indywidualnej dokumentacji technicznej.

 

WODY OPADOWE – OSZCZĘDNOŚCI I ASPEKTY TECHNICZNE I PRAKTYCZNE

Wykorzystanie wody opadowej

Stosowanie instalacji do wykorzystania wód deszczowych nie budzi tyle kontrowersji, jak w przypadku instalacji do odzysku wody szarej. Wynika to z faktu, że w przeciwieństwie do kwestii odzysku ścieków szarych, ponowne wykorzystanie wód opadowych jest prawnie uregulowane. Zgodnie z treścią § 126 ust. 3 rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie: […] W przypadku wykorzystywania wód opadowych, gromadzonych w zbiornikach retencyjnych, do spłukiwania toalet, podlewania zieleni, mycia dróg i chodników oraz innych potrzeb gospodarczych należy dla tego celu wykonać odrębną instalację, niepołączoną z instalacją wodociągową. Za sprawą powyższego zapisu projektanci (a także inwestorzy) zdecydowanie częściej stosują recykling wody deszczowej niż recykling ścieków szarych pomimo dłuższego czasu zwrotu kosztów inwestycyjnych tego rozwiązania (wynoszący od 4 do 7 lat).
 

Ważne!

W przypadku wykorzystywania wód opadowych, gromadzonych w zbiornikach retencyjnych, do spłukiwania toalet, podlewania zieleni, mycia dróg i chodników oraz innych potrzeb gospodarczych należy dla tego celu wykonać odrębną instalację, niepołączoną z instalacją wodociągową.


Stosunkowo duża powszechność stosowania instalacji do odzysku wód opadowych w Polsce wynika nie tylko ze względów ekonomicznych czy ekologicznych, ale także ze względów pragmatycznych. Przykładowo w sytuacji, w której nie ma możliwości odprowadzenia wód opadowych z obszaru działki, na której realizowana jest inwestycja. Doskonałym rozwiązaniem w takiej sytuacji jest zastosowanie systemu ponownego użycia wód opadowych.

Dodatkowo – zgodnie z definicją ścieków zawartą w art. 16 pkt 61 ustawy z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne (tekst jednolity: Dz. U. z 2020 r. poz. 310 z późniejszymi zmianami) – wody opadowe lub roztopowe nie stanowią ścieków. Natomiast zgodnie z art. 270 ust. 11 ustawy Prawo wodne za odprowadzenie do wód systemem kanalizacji deszczowej lub zbiorczej – wód odpadowych lub roztopowych pobierana jest opłata. Jako zachętę do stosowania rozwiązań wykorzystujących ponownie wody deszczowe w przepisach uzależniono wysokość składnika zmiennego opłaty od obecności urządzeń do ich retencjonowania.
 

Ważne!

Za odprowadzenie do wód systemem kanalizacji deszczowej lub zbiorczej – wód odpadowych lub roztopowych pobierana jest opłata.


Definicje wody opadowej

Jak już wspomniano powyżej, kwestia wód opadowych w polskim systemie prawnym jest kompleksowo uregulowana w stosunku do omawianych wcześniej ścieków szarych, czy wód szarych. W przepisach można zatem odnaleźć kilka definicji opisujących, czym są wody opadowe.
Zgodnie z treścią art. 16 pkt. 69 ustawy Prawo wodne: Ilekroć w ustawie jest mowa o […] wodach opadowych lub roztopowych – rozumie się przez to wody będące skutkiem opadów atmosferycznych.

Natomiast zgodnie z treścią normy PN-EN 12056-1:2002 dotyczącej systemów kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków: […] wody opadowe – wody powstające w wyniku naturalnych opadów atmosferycznych, które nie zostały umyślnie zanieczyszczone.

Obie przytoczone powyżej definicje wód opadowych są ze sobą zbieżne, przy czym podkreślić należy, że ta zawarta w normie dodatkowo porusza kwestię ich czystości.

Stopień czystości wód opadowych jest uzależniony od zanieczyszczenia powietrza, ale przede wszystkim od czystości powierzchni, z której spływają. Dlatego najkorzystniej jest wykorzystywać wody opadowe zebrane z najbliższej okolicy ich opadu oraz spływających z powierzchni czystych (np. powierzchni dachów). Wykorzystywanie wód opadowych zebranych z terenów przemysłowych, w tym w szczególności parkingów czy baz transportowych, może spowodować, że w wodach tych znajdować się będzie duża ilość substancji ropopochodnych, zawiesin i/lub metali ciężkich.

Rodzaje instalacji do odzysku wód opadowych

Kryterium podziału rodzajów instalacji do odzysku wody opadowej stanowi cel, do jakiego ma być ona wykorzystana. W związku z powyższym można wyróżnić następujące systemy odzysku wód opadowych:

  • system ogrodowy, w którym zebrana woda opadowa wykorzystywana jest do podlewania i zraszania terenów zielonych, ale też do celów porządkowych,
  • system budynkowy, w którym zebraną wodę opadową wykorzystuje się do wewnętrznych celów budynku – np. spłukiwanie toalet, celów porządkowych i gospodarczych,
  • system mieszany – stanowiący połączenie systemu ogrodowego i budynkowego.

Elementy obejmujące instalację do odzysku wód opadowych

Najważniejszym (i największym) kosztem inwestycyjnym w przypadku instalacji do odzysku wody deszczowej jest zbiornik magazynujący wody opadowe. Zbiorniki takie mogą posiadać różne kształty i być wykonane z różnych materiałów. Realizowane mogą być jako zbiorniki naziemne, podziemne oraz wewnętrzne (posadowione wewnątrz budynku). Kryterium decydującym o miejscu posadowienia zbiornika jest jego wielkość oraz przeznaczenie całej instalacji (ogrodowa, budynkowa czy mieszana). Wielkość zbiornika na wody opadowe (w systemie budynkowym i mieszanym) uzależniona jest od:

  • wielkości zapotrzebowania w obiekcie na wodę nieprzeznaczoną do picia,
  • warunków klimatycznych i pogodowych na danym obszarze (szczególnie od częstotliwości i ilości odpadów atmosferycznych).

Projektując instalację do odzysku wód opadowych, należy pamiętać o charakterystyce opadów atmosferycznych, a w szczególności o:

  • ich nierównomiernym występowaniu,
  • nieprzewidywalności ich występowania,
  • rosnącym prawdopodobieństwie występowania opadów nawalnych (w związku z postępującymi zmianami klimatu).

W wyniku takiego podejścia przyjmuje się, że dla budynków komercyjnych zbiornik magazynowy na wody opadowe powinien zapewnić pełną sprawność systemu przez 20 do 30 dni.
 

Uwaga!

Przyjmuje się, że dla budynków komercyjnych zbiornik magazynowy na wody opadowe powinien zapewnić pełną sprawność systemu przez 20 do 30 dni.


Oczywiście zbiornik to podstawowy, ale nie jedyny, element instalacji do odzysku wód opadowych. W ramach takiej instalacji wymienić należy także:

  • układ filtracyjny zlokalizowany przed wlotem wód opadowych do zbiornika magazynowego. Zadaniem układu filtracyjnego jest usunięcie z wód opadowych zanieczyszczeń mechanicznych (aby nie była mętna) oraz biologicznych (aby pozbawić ją zapachu). Dlatego zastosowany układ filtracyjny powinien obejmować procesy mechaniczne i biologiczne;
  • pompę zatapialną znajdującą się w zbiorniku o jak najszerszym zakresie sterowania (np. na falowniku);
  • centralę wody deszczowej, stanowiącą układ pompowy wyposażony w zbiornik buforowy łączący instalację odzysku wody opadowej z instalacją wody sieciowej. W takim wypadku, ze względu na zagrożenie przepływu zwrotnego i zanieczyszczenie wody sieciowej, tego typu połączenie należy realizować z wykorzystaniem zaworu antyskażeniowego (elektromagnetycznego z przerwą powietrzną). Centrala wody deszczowej może być realizowana jako urządzenie scalone z hydroforem (rozwiązanie kompaktowe), lub hybrydowe.

Sposób działania instalacji do odzysku wód opadowych w praktyce

Zbierana podczas opadów atmosferycznych woda opadowa z połaci dachowych za pośrednictwem systemu rur, kierowana jest do układu filtracyjnego. Po procesie filtracji (składającej się nie tylko z procesów mechanicznych, ale także biologicznych) kierowana jest do zbiornika magazynowego wody. Podczas pracy instalacji odzysku wody opadowej pompa zlokalizowana w zbiorniku otrzymuje sygnał przekazany przez centralę wody deszczowej o zapotrzebowaniu na zmagazynowaną wodę. Po otrzymaniu sygnału pompa rozpoczyna pracę, transportując zmagazynowaną wodę ze zbiornika magazynowego do instalacji. Jeżeli ze względu na duże zapotrzebowanie na wody opadowe lub długi okres bezdeszczowy woda w zbiorniku spada poniżej poziomu minimalnego, centrala pobiera wodę sieciową z instalacji wodociągowej.
 

Uwaga!

Podczas pracy instalacji odzysku wody opadowej pompa zlokalizowana w zbiorniku otrzymuje sygnał przekazany przez centralę wody deszczowej o zapotrzebowaniu na zmagazynowaną wodę.


Projektowanie instalacji do odzysku wody deszczowej – wytyczne kształtowania i stosowania

Prawidłowe zaprojektowanie instalacji do odzysku wód opadowych nie powinno stanowić dla projektanta dużego wyzwania (zarówno przy wyborze poszczególnych elementów, jak i zaprojektowania samej instalacji). Jednak także w tym przypadku należy wziąć pod uwagę szereg uwarunkowań, do których zaliczyć należy:

  1. opłacalność zastosowania systemu odzysku wód opadowych określonego np. na podstawie:
  • danych historycznych i prognoz warunków atmosferycznych,
  • rodzaju zastosowanego pokrycia dachu (np. w przypadku dachów zielonych odzysk wód opadowych jest nieefektywny ze względu na dużą ich retencję przez system korzeniowy roślin),
  1. wielkość zapotrzebowania na odzyskiwane wody opadowe oszacowana na podstawie rodzaju, liczby i częstotliwości użytkowania poszczególnych punktów jej poboru;
  2. dobór odpowiedniego zbiornika magazynowego na wody opadowe – istotna jest nie tylko jego wielkość (dobrana na podstawie wielkości zapotrzebowania na wody opadowe i uwzględniająca nierównomierność opadów atmosferycznych), lecz także sposób posadowienia w stosunku do poziomu wód gruntowych;
  3. dobór dedykowanego układu filtracyjnego, który musi cechować się odpowiednią przepustowością (właściwą do powierzchni, z której odbierane będą wody opadowe) oraz właściwym zakresem realizowanych procesów mechaniczno-biologicznych (właściwych i skutecznych w stosunku do ładunku i rodzaju zanieczyszczeń zawartych w wodach opadowych, co uzależnione jest w dużej mierze od rodzaju powierzchni, z której wody opadowe są odprowadzane);
  4. dobór właściwej mocy zastosowanych układów pompowych (znajdujących się w zbiorniku magazynowym i centrali wody deszczowej).

Systemy odzysku wód opadowych – stosowanie w różnego rodzaju obiektach budowlanych

Systemy odzysku wód opadowych mają bardzo szerokie zastosowanie, czego wynikiem jest ich projektowanie w wielu rodzajach budynków. Zasadniczym kryterium stosowalności takiego systemu jest obecność w budynku płaskiego dachu o dużej powierzchni. Tym samym rozwiązania te stosowane są głównie w budynkach przemysłowych (hale produkcyjne, magazynowe, centra logistyczne itd.), centrach handlowych, budynkach użyteczności publicznej czy niektórych budynkach mieszkalnych.

ROZWIĄZANIA MOŻLIWE DO ZASTOSOWAŃ LOKALNYCH

Odzysk wody szarej i opadowej – czy istnieje inna metoda zmniejszenia zużycia wody sieciowej w budynku?

W przedmiotowej publikacji wiele już powiedziano na temat rozwiązań związanych z odzyskiem ścieków szarych i wód opadowych. Jednak istnieje jeszcze szereg innych rozwiązań, których wykorzystanie może w znacznym stopniu zmniejszyć zużycie wody w budynkach. Celem takich rozwiązań jest wyręczanie użytkowników w kwestii oszczędzania zużycia wody. W praktyce oznacza to, że zastosowanie tych rozwiązań powoduje automatycznie zmniejszenie zużycia wody bez ingerencji użytkownika. Do najpopularniejszych i najłatwiejszych do zastosowania tego typu rozwiązań należy:

  • wymiana sprzętów zużywających wodę (zmywarki do naczyń, pralki) na urządzenia mniej wodochłonne. W chwili obecnej nowoczesne sprzęty AGD poza wysoką klasą energochłonności charakteryzują się również niskimi wartościami zużycia wody;
  • wymiana baterii dwuuchwytowych na baterie jednouchwytowe (mieszakowe), umożliwiające dużo szybszą regulację żądanej temperatury i ciśnienia wody – rozwiązanie zalecenie w gospodarstwach domowych;
  • stosowanie w bateriach dwustopniowych głowic ceramicznych z ogranicznikiem strumienia wypływającej wody. Wychylenie uchwytu do pierwszej pozycji uruchamia tzw. strumień ekonomiczny wody, dopiero pełne wychylenie uchwytu baterii powoduje pełny wypływ wody z baterii;
  • wymiana baterii umywalkowych na baterie przyciskowe (w których po określonym czasie następuje automatyczne zamknięcie wypływu wody) lub baterie z czujnikami zbliżeniowymi (w których wypływ wody następuje podczas umieszczenia rąk pod wylewką baterii) – tego typu rozwiązania przeznaczone są głównie do budynków użyteczności publicznej, jak i zakładów pracy;
  • stosowanie aeratorów na wylewkach baterii umywalkowych i prysznicowych (znanych szerzej jako perlatory), których zadaniem jest napowietrzanie strumienia wody i wizualne zwiększenie jego objętości;
  • stosowanie baterii z wylewkami o mniejszych średnicach. W uproszczeniu można powiedzieć, że ilość wypływającej wody z wylewki uzależniona jest od jej średnicy oraz od ciśnienia wypływającej wody. Wymieniając baterie na takie o mniejszych średnicach wylewki – w tym samym czasie wypuszczając wodę pod tym samym ciśnieniem zużyjemy jej mniej;
  • stosowanie efektywnych systemów spłukiwania toalet (posiadających obowiązkowo możliwość spłukiwania dwustopniowego);
  • stosowanie prysznicowych baterii termostatycznych lub systemów z dodatkową cyrkulacją ciepłej wody przez lokalny podgrzewacz wody – takie rozwiązania pozwalają ograniczyć stratę wody podczas brania prysznica ze względu na fakt, iż ciepła woda o zadanej temperaturze jest dostępna niemal natychmiast. Rozwiązania takie likwidują proces odpuszczania zimnej wody z baterii prysznicowej przed uzyskaniem przez wodę odpowiedniej temperatury.

Wymienione powyżej rozwiązania stanowią jedynie przykłady możliwych do zastosowania rozwiązań mających na celu zmniejszenie zużycia wody sieciowej w budynkach. Na rynku dostępnych jest bardzo dużo nowatorskich rozwiązań, których celem jest oszczędzanie wody i każdy powinien bez trudu znaleźć rozwiązanie właściwe do swoich potrzeb i preferencji.

Negatywne skutki zmniejszenia zużycia wody sieciowej

W artykule skupiono się na pozytywnych skutkach zmniejszania zużycia wody sieciowej w budynkach, ale czy istnieją także negatywne skutki takiego działania? Niestety, ale na tak postawione pytanie trzeba odpowiedzieć twierdząco. Jak wiadomo, praktycznie cała pobrana woda z sieci wodociągowej na cele socjalno-bytowe wraca do sieci kanalizacyjnej w postaci ścieku. Praktycznie w każdym mieście znajduje się jedna lub kilka oczyszczalni ścieków stanowiących swoiste fabryki oczyszczania trafiających do nich ścieków do parametrów umożliwiających ich późniejsze odprowadzenie do odbiorników (głównie rzek).

Proces oczyszczania ścieków realizowany w oczyszczalni jest wieloetapowy i polega na mechanicznym i biologicznym oczyszczaniu ścieków surowych. W ramach takiego procesu powstaje kilka strumieni odpadowych wytwarzanych w kolejnych etapach procesu ich oczyszczania:

  • skratki (powstające na kratach),
  • piasek (separowany w piaskownikach),
  • osad wstępny (powstający w osadnikach wstępnych),
  • osad wtórny (stanowiący nadmierną ilość osadu czynnego recyrkulującego do komór napowietrzania),
  • osad pofermentacyjny (powstający w wydzielonych komorach fermentacji, w których z osadu produkowany jest biogaz stanowiący paliwo do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w ramach procesu kogeneracji).
     

Ważne!

Proces oczyszczania ścieków realizowany w oczyszczalni jest wieloetapowy i polega na mechanicznym i biologicznym oczyszczaniu ścieków surowych.


Szczególnie delikatna i czuła na wszelkie zmiany parametrów oczyszczanych ścieków jest biologiczna część procesu ich oczyszczania. Oznacza to, iż w sytuacji, gdy znacznie zmniejszone zostanie zużycie wody sieciowej na cele socjalno-bytowe, to w efekcie nie pozwoli to na zmniejszenie ładunków zanieczyszczeń odprowadzanych z nimi do kanalizacji. W takiej sytuacji (zmniejszenie ilości ścieków) ścieki będą się cechowały znacznie większym stężeniem zanieczyszczeń w jednostce objętości. Wynikiem tego będzie wymuszenie pracy oczyszczalni ścieków na materiale trudniejszym (tzw. ściekach zatężonych), co w przypadku oczyszczania biologicznego może okazać się dużym problemem. Proces biologiczny w takich warunkach może okazać się nieefektywny, a w rezultacie oczyszczone ścieki nie będą posiadały odpowiednich parametrów umożliwiających ich odprowadzenie do odbiornika.

Problem oczyszczania zatężonych ścieków na oczyszczalni ścieków nie stanowi żadnej podstawy do zaprzestania zmniejszania zużycia wody sieciowej na cele socjalno-bytowe. Trudności te stanowią wyzwanie dla oczyszczalni ścieków, które w najbliższych latach po prostu będą musiały sobie z tym poradzić.
 

Uwaga!

Problem oczyszczania zatężonych ścieków na oczyszczalni ścieków nie stanowi żadnej podstawy do zaprzestania zmniejszania zużycia wody sieciowej na cele socjalno-bytowe. 


Powyższe wyzwanie nie jest jedynym dla sieci krajowych oczyszczalni ścieków komunalnych. W dobie grożącego Polsce kryzysu wodnego należy zintensyfikować recykling wody. Oznacza to, że woda pobierana z rzek, a następnie do nich odprowadzana w postaci oczyszczonych ścieków, musi zostać jak najwięcej razy wykorzystana, zanim finalnie trafi do morza. W niektórych krajach woda płynąca rzekami jest wykorzystywana kilkanaście razy (kilkanaście razy przeprowadzony jest cykl poboru wody z rzeki i odprowadzenia do niej ścieków oczyszczonych) na odcinku od źródła aż do ujścia. Takie działanie będzie wymagało modernizacji części oczyszczalni ścieków oraz dalszą rozbudowę sieci kanalizacji sanitarnej zbierającej ścieki socjalno-bytowe od jak największej liczby mieszkańców naszego kraju.
 

Ważne!

Wynikiem zbyt małych zasobów wody słodkiej w Polsce może być jej bardzo wysoka cena. W tym celu do krajowego programu oszczędzania zasobów wodnych muszą się włączyć wszyscy, także zwykli użytkownicy wykorzystujący wodę sieciową w swoich mieszkaniach, zakładach pracy czy budynkach użyteczności publicznej.


Podsumowanie

Polska staje przed dużym wyzwaniem polegającym na przebudowie krajowej gospodarki wodnej, choć może się wydawać, że zasoby wody są wystarczające, a problemy związane z jej deficytem są jedynie przejściowe i obejmują tylko pewne regiony. Postępujące zmiany klimatu, a także względnie niewielkie zasoby wody słodkiej, zmuszają rządzących, ale także i wszystkich obywateli, do szybkich i zdecydowanych działań. Wyzwaniem w skali krajowej jest zwiększenie retencji tak mocno ograniczonej przez postępujący proces urbanizacji, a także programy zachęcające do inwestycji w infrastrukturę błękitno-zieloną. Równie istotna jest kwestia zapewnienia wystarczającej ilości wody dla rolnictwa oraz bardzo dużej wodochłonności przemysłu energetycznego. Wszystkie wymienione powyżej kwestie, z którymi przyjdzie się nam borykać w najbliższych latach, będą zadaniami niezwykle trudnymi, ale koniecznymi do realizacji. Wynikiem zbyt małych zasobów wody słodkiej w Polsce może być jej bardzo wysoka cena. W tym celu do krajowego programu oszczędzania zasobów wodnych muszą się włączyć wszyscy, także zwykli użytkownicy wykorzystujący wodę sieciową w swoich mieszkaniach, zakładach pracy czy budynkach użyteczności publicznej. Do bardzo obiecujących i ciekawych rozwiązań w tym obszarze należą systemy odzysku wód opadowych oraz ścieków szarych. Niestety, oba wymienione systemy nie są jeszcze powszechnie stosowane. W przypadku systemu odzysku ścieków szarych krajowe przepisy nie są jednoznaczne i stanowią skuteczną barierę w jego szerokim stosowaniu. Tym samym istotna jest szybka zmiana przepisów w tym zakresie, aby stosowanie tych systemów (odzysku ścieków szarych i wód opadowych) stało się standardem projektowania. Oczywiście poza powszechnością stosowania powyższych systemów w ramach inwestycji budowlanych, warto zwrócić uwagę na kwestię świadomości społecznej na temat znaczenia zasobów wodnych w gospodarce oraz ich wielkości. Niestety duża część społeczeństwa nie ma świadomości, jak przedstawia się sytuacja hydrologiczna kraju, a to właśnie zwykli ludzie swoimi codziennym zachowaniem i zmianą nawyków są w stanie znacznie zmniejszyć zużycie wody sieciowej. Wydaje się, że zrównoważone korzystanie z zasobów wodnych nigdy nie było tak istotne jak teraz. Podkreślić należy, iż w ogólnopolskich mediach brakuje kampanii edukacyjnych i informacji dotyczących konieczności oszczędzania wody. Tylko w taki sposób przekaz, który po części zawarty został w przedmiotowej publikacji, może trafić do większej części społeczeństwa. Jedynie działając wspólnie i kompleksowo będziemy w stanie zapewnić odpowiednie zasoby wody w Polsce także dla naszych dzieci i przyszłych pokoleń Polaków.


Bibliografia:

  • Ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne (t.j. Dz. U. z 2020 r., poz. 310 z późn. zm.).
  • Ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (t.j. Dz. U. z 2020 r., poz. 215).
  • Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (t.j. Dz. U. z 2019 r., poz. 1065).
  • PN-EN 12056-1:2002 Systemy kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków. Część 1: Postanowienia ogólne i wymagania.
  • Chudzicki J., Sosnowski S., Instalacje wodociągowe – projektowanie, wykonanie, eksploatacja, Wyd. Seidel-Przywecki, wydanie III, Warszawa 2011.
  • Drabecki P., Oczywiste i nieoczywiste aspekty wodooszczędnego podejścia do projektowania instalacji, Warunki Techniczne.pl nr 5(31)/2019, s. 48–51.
  • Chudzicki J., Wpływ oszczędzania wody na eksploatację sieci kanalizacyjnej, Warunki Techniczne.pl nr 5(31)/2019, s. 52–55.
  • Kłosowski M., Instalacje dualne. Technika i przykłady zastosowania w Polsce, Warunki Techniczne.pl nr 5(31)/2019, s. 75–77.
  • Strona internetowa: https://ec.europa.eu/eurostat
  • Strona internetowa: https://www.unwater.org/

Przypisy